CN109973341A - 一种碟式太阳能发电及综合能源利用系统及其工作方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种碟式太阳能发电及综合能源利用系统及其工作方法，目前还没有一种系统能简便、经济、可控性高地去解决碟式太阳能系统余热综合利用问题。针对目前碟式太阳能发电余热利用不充分的问题，本发明通过增设水盘管吸热器及斯特林水冷换热的方式，使得碟式太阳能发电系统斯特林机附近散耗的热量得以综合利用。综合以上几点改进，本发明所描述的碟式太阳能发电机综合能源利用系统对聚光设备加工及安装精度的宽容度更高，允许一定程度的散焦，从而可降低加工及安装精度，选择更经济的材料，从而降低系统造价，提高碟式系统的市场竞争力，推动碟式太阳能发电系统的商业化进程。

Description

一种碟式太阳能发电及综合能源利用系统及其工作方法
技术领域
本发明涉及一种碟式太阳能发电及综合能源利用系统及其工作方法，属于太阳能热利用技术领域，具体用于碟式太阳能发电及综合能源利用系统的改良及能源综合利用。
背景技术
碟式太阳能发电是太阳能热发电的一种，通过碟状的反射面将太阳光汇聚至焦点，反射的能量在焦点附近被吸收器转换为热能，驱动斯特林机运行发电，如申请号为201810628610.4的中国专利。由于加工和安装精度等原因，有部分太阳辐射能量散布在斯特林吸热器外围，随着设备运行时间增加，由于支撑构架材料受风载及自重等原因，越来越偏离预先聚焦设计，散到外围的辐射量会越来越多，且有可能烧毁斯特林发电系统周边的部件。此外，目前碟式太阳能发电系统的斯特林机基本还是采用空冷，利用大功率的风机降温，使得斯特林发电机的余热直接散耗，得不到利用，而且风机的耗电量也是不可忽视的额外损耗。
综上所述，目前还没有一种碟式太阳能发电及综合能源利用系统能简便、经济、可控性高地去解决以上所提及的碟式太阳能系统余热综合利用问题。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术中存在的上述不足，而提供一种碟式太阳能发电及综合能源利用系统及其工作方法。
本发明解决上述问题所采用的技术方案是：一种碟式太阳能发电及综合能源利用系统，包括立柱、碟式反射镜、支撑臂和斯特林发电设备，所述碟式反射镜固定在立柱上，所述斯特林发电设备通过支撑臂与碟式反射镜连接；其特征在于，所述斯特林发电设备为水冷型斯特林发电设备，且斯特林发电设备上设置有斯特林机吸热器，所述斯特林机吸热器的外围设置有水盘管吸热器，且斯特林机吸热器相邻设置有斯特林机水冷换热器，所述斯特林机水冷换热器与出水管道和进水管道连接。
作为优选，所述出水管道分成出水管道主路和出水管道旁路，所述进水管道分成进水管道主路和进水管道旁路；所述出水管道主路和进水管道主路与斯特林机水冷换热器连接，所述出水管道旁路和进水管道旁路与水盘管吸热器连接。
作为优选，所述水盘管吸热器涂覆有辐射吸收层。
作为优选，所述水盘管吸热器上设置有若干个温度测点。
作为优选，水盘管吸热器可制成整个的环形盘绕，也可做成若干小块拼接成环形。
所述的碟式太阳能发电及综合能源利用系统的工作方法如下，碟式反射镜通过二维跟踪并汇聚太阳能，驱动斯特林发电设备发电，水盘管吸热器吸收因碟式反射镜聚焦精度原因导致的外散的辐射；斯特林机水冷换热器根据需要进行调整冷却水流量及出水温度，冷却水一路通过进水管道主路进入斯特林机水冷换热器，带走斯特林发电设备的余热，并由出水管道主路排出；冷却水另一路通过进水管道旁路进入水盘管吸热器，根据实际情况决定是否开启。
当水盘管吸热器的温度测点达到一定温度时，控制系统发出指令，开启进水管道旁路，冷却水进入水盘管吸热器，并由出水管道旁路排出。
出水管道主路和出水管道旁路分别在斯特林机水冷换热器和水盘管吸热器中吸热后汇流，沿着出水管道到达地面，进入蓄热水箱，出水管道进行保温。做好系统的反馈与控制，选择合适的开启或关闭旁路的条件，提高集热效率。
冷却水需做一定过滤及去离子处理，也可将冷却的水作内循环，另设一个换热器，与自来水换热后进入蓄热水箱。
引下的热水可用于供给用户，或接ORC系统进行发电，具体温度可根据附近的负荷需求决定。
进水管道可在悬臂处分支，开出若干喷水口，可自动对碟式反射镜进行清洗。
本发明与现有技术相比，具有以下优点和效果：充分利用了斯特林发电系统冷却余热及聚光散耗的辐射能量，产生一定温度的热水，从而提高了能量综合利用效率。同时对斯特林发电系统起到保护作用。由于有水盘管吸热器吸收聚光散耗的热量，碟式太阳能发电机综合能源利用系统对聚光设备加工及安装精度的宽容度更高，允许一定程度的散焦，从而可降低加工及安装精度，选择更经济的材料，从而降低系统造价，提高碟式系统的市场竞争力，推动碟式太阳能发电系统的商业化进程。
附图说明
图1是本发明实施例中碟式太阳能发电及综合能源利用系统的整体结构示意图。
图2是本发明实施例中斯特林发电设备处各部件的结构示意图。
图中：1-立柱；2-碟式反射镜；3-支撑臂；4-斯特林发电设备；5-斯特林机吸热器；6-水盘管吸热器；7-斯特林机水冷换热器；8-出水管道；9-进水管道；81-出水管道主路；82-出水管道旁路；91-进水管道主路；92-进水管道旁路。
具体实施方式
下面结合附图并通过实施例对本发明作进一步的详细说明，以下实施例是对本发明的解释而本发明并不局限于以下实施例。
实施例。
参见图1至图2，本实施例中的碟式太阳能发电及综合能源利用系统，包括立柱1、碟式反射镜2、支撑臂3和斯特林发电设备4，碟式反射镜2固定在立柱1上，斯特林发电设备4通过支撑臂3与碟式反射镜2连接；
斯特林发电设备4为水冷型斯特林发电设备4，且斯特林发电设备4上设置有斯特林机吸热器5，斯特林机吸热器5的外围设置有水盘管吸热器6，且斯特林机吸热器5相邻设置有斯特林机水冷换热器7，斯特林机水冷换热器7与出水管道8和进水管道9连接。
出水管道8分成出水管道主路81和出水管道旁路82，进水管道9分成进水管道主路91和进水管道旁路92；出水管道主路81和进水管道主路91与斯特林机水冷换热器7连接，出水管道旁路82和进水管道旁路92与水盘管吸热器6连接。
碟式太阳能发电及综合能源利用系统的工作方法如下，碟式反射镜2通过二维跟踪并汇聚太阳能，驱动斯特林发电设备4发电，水盘管吸热器6吸收因碟式反射镜2聚焦精度原因导致的外散的辐射；斯特林机水冷换热器7根据需要进行调整冷却水流量及出水温度，冷却水一路通过进水管道主路91进入斯特林机水冷换热器7，带走斯特林发电设备4的余热，并由出水管道主路81排出；冷却水另一路通过进水管道旁路92进入水盘管吸热器6，根据实际情况决定是否开启。
水盘管吸热器6涂覆有辐射吸收层，且水盘管吸热器6上设置有若干个温度测点。当水盘管吸热器6的温度测点达到一定温度时，控制系统发出指令，开启进水管道旁路92，冷却水进入水盘管吸热器6，并由出水管道旁路82排出。
出水管道主路81和出水管道旁路82分别在斯特林机水冷换热器7和水盘管吸热器6中吸热后汇流，沿着出水管道8到达地面，进入蓄热水箱，出水管道8需进行保温。
虽然本发明以实施例公开如上，但其并非用以限定本发明的保护范围，任何熟悉该项技术的技术人员，在不脱离本发明的构思和范围内所作的更动与润饰，均应属于本发明的保护范围。

Claims (7)

1.一种碟式太阳能发电及综合能源利用系统，包括立柱（1）、碟式反射镜（2）、支撑臂（3）和斯特林发电设备（4），所述碟式反射镜（2）固定在立柱（1）上，所述斯特林发电设备（4）通过支撑臂（3）与碟式反射镜（2）连接；其特征在于，所述斯特林发电设备（4）为水冷型斯特林发电设备（4），且斯特林发电设备（4）上设置有斯特林机吸热器（5），所述斯特林机吸热器（5）的外围设置有水盘管吸热器（6），且斯特林机吸热器（5）相邻设置有斯特林机水冷换热器（7），所述斯特林机水冷换热器（7）与出水管道（8）和进水管道（9）连接。
2.根据权利要求1所述的碟式太阳能发电及综合能源利用系统，其特征在于，所述出水管道（8）分成出水管道主路（81）和出水管道旁路（82），所述进水管道（9）分成进水管道主路（91）和进水管道旁路（92）；所述出水管道主路（81）和进水管道主路（91）与斯特林机水冷换热器（7）连接，所述出水管道旁路（82）和进水管道旁路（92）与水盘管吸热器（6）连接。
3.根据权利要求1所述的碟式太阳能发电及综合能源利用系统，其特征在于，所述水盘管吸热器（6）涂覆有辐射吸收层。
4.根据权利要求3所述的碟式太阳能发电及综合能源利用系统，其特征在于，所述水盘管吸热器（6）上设置有若干个温度测点。
5.一种如权利要求1-4中任一项所述的碟式太阳能发电及综合能源利用系统的工作方法，其特征在于，碟式反射镜（2）通过二维跟踪并汇聚太阳能，驱动斯特林发电设备（4）发电，水盘管吸热器（6）吸收因碟式反射镜（2）聚焦精度原因导致的外散的辐射；斯特林机水冷换热器（7）根据需要进行调整冷却水流量及出水温度，冷却水一路通过进水管道主路（91）进入斯特林机水冷换热器（7），带走斯特林发电设备（4）的余热，并由出水管道主路（81）排出；冷却水另一路通过进水管道旁路（92）进入水盘管吸热器（6），根据实际情况决定是否开启。
6.根据权利要求5所述的碟式太阳能发电及综合能源利用系统的工作方法，其特征在于，当水盘管吸热器（6）的温度测点达到一定温度时，控制系统发出指令，开启进水管道旁路（92），冷却水进入水盘管吸热器（6），并由出水管道旁路（82）排出。
7.根据权利要求6所述的碟式太阳能发电及综合能源利用系统的工作方法，其特征在于，出水管道主路（81）和出水管道旁路（82）分别在斯特林机水冷换热器（7）和水盘管吸热器（6）中吸热后汇流，沿着出水管道（8）到达地面，进入蓄热水箱，出水管道（8）进行保温。
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